2017年高考地理必考知識點：熱島效應

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▲高考地理必考知識點：熱島效應

熱島效應，指由于人為原因，改變了城市地表的局部溫度、濕度、空氣對流等因素，進而引起的城市小氣候變化現(xiàn)象。該現(xiàn)象，屬于城市氣候最明顯的特征之一。由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，使得城市地區(qū)升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成了同一時間城區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)氣溫，高溫的城區(qū)處于低溫的郊區(qū)包圍之中，如同汪洋大海中的島嶼，人們把這種現(xiàn)象稱之為城市熱島效應。

在近地面等溫線圖上，郊區(qū)氣溫相對較低，而市區(qū)則形成一個明顯的高溫區(qū)，如同出露水面的島嶼，被形象的稱之為“城市熱島”。城市熱島中心，氣溫一般比周圍郊區(qū)高1℃左右，最高可達6℃以上，大城市散發(fā)的熱量可以達到所接收的太陽能的2/5，從而使城市的溫度升高。在城市熱島作用下，近地面產生由郊區(qū)吹向城市的熱島環(huán)流。城市熱島增強空氣對流，空氣中的煙塵提供了充足的水汽凝結核，故城市降水比郊區(qū)多。對歐美許多大城市研究發(fā)現(xiàn)，城市降水量一般比郊區(qū)多5%~10%。

▲高考地理必考知識點：熱島效應的成因

首先，是受城市下墊面特性的影響。城市內有大量的人工構筑物，如混凝土、柏油路面，各種建筑墻面，改變了下墊面的熱力屬性（反射率小，熱量傳導較快）。這些人工構筑物吸熱快而比熱容小，在相同的太陽輻射條件下，它們比自然下墊面（綠地、水面等）升溫快，吸收熱量多，蒸發(fā)耗熱少，散失熱量較慢，因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。

另一個主要原因是人工熱源的影響。工廠生產、交通運輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。

當然，城市中的大氣污染也是一個重要原因。城市中的機動車、工業(yè)生產以及居民生活，產生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些大氣污染物濃度大，氣溶膠微粒多，會吸收下墊面熱輻射，在一定程度上起了保溫作用，產生溫室效應，從而引起大氣進一步升溫。（白天它大大地削弱了太陽直接輻射，城區(qū)升溫減緩，有時可在城市產生“冷島”效應。夜間它將大大減少城區(qū)地表有效長波輻射所造成的熱量損耗，起到保溫作用，使城市比郊區(qū)“冷卻”得慢，形成夜間熱島現(xiàn)象。）

此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個主要原因。隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應減少，緩解熱島效應的能力被削弱。

原則上，一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應。但是，對居民生活和消費構成影響的主要是夏季高溫天氣下的熱島效應。為了降低室內氣溫和使室內空氣流通，人們使用空調、電扇等電器，而這些都需要消耗大量的電力。高溫天氣對人體健康也有不利影響。有關研究表明，環(huán)境溫度高于28°C時，人們就會有不適感；溫度再高還容易導致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀；氣溫持續(xù)高于34°C，還可導致一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，氣溫升高還會加快光化學反應速度，使近地面大氣中臭氧濃度增加，影響人體健康。

城市熱島效應主要由以下因素影響：蒸發(fā)減少、城市下墊面反射率降低、能量輸入，其強度影響為：蒸發(fā)減少0.05g/sm，熱輸入增加120.9w/m；城市下墊面反射率降低10%，熱輸入增加30w/m；人工能量輸入10w/m，城市中總熱輸入增加160.9w/m，由于受空氣對流的影響，實際熱輸入約20w/m，計算溫升約3.5℃，這與實際比較相符。當夏季空氣流通減緩時，熱輸入會急劇增加，由于城市蒸發(fā)系統(tǒng)適應性低，造成城市溫度急劇上升，同時由于空調和火電廠的加速運轉又會造成惡性循環(huán)，加劇城市大氣溫升。城市蒸發(fā)量減少也形成了城市干島效應，造成城市上空大氣穩(wěn)定度升高，不易發(fā)生垂直對流，易形成近地表高溫，產生嚴重的空氣污染（例發(fā)灰霾和光化學煙霧）。

▲高考地理必考知識點：熱島效應的應用

單片太陽能電池一般是不能使用的，實際應用的是太陽能電池組件。太陽能電池組件是由多片太陽能電池組合而成，用以達到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨被遮擋的太陽能電池在強烈陽光照射下就會發(fā)熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應，一般是將太陽能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時在太陽能電池組件上安裝防鳥針。

▲高考地理必考知識點：熱島效應的防御

1．選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設置，可有效地降低熱島效應，獲得清新宜人的室內外環(huán)境。

2．居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結合的管理機制并且建立相關的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。

3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，營造綠色通風系統(tǒng)，把室外新鮮空氣引進室內，以改善小氣候。

4．應把消除裸地、消滅揚塵作為城市管理的重要內容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應為草坪所覆蓋，甚至在樹冠投影處草坪難以生長的地方，也應用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽，以提高地表的比熱容。

5．建設若干條林蔭大道，使其構成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團布局，減弱熱島效應

在現(xiàn)有的條件上，應考慮

1．控制使用空調器，提高建筑物隔熱材料的質量，以減少人工熱量的排放；改善市區(qū)道路的保水性性能。

2．建筑物淡色化以增加熱量的反射。

3．提高能源的利用率，改燃煤為燃氣。

4．此外，“透水性公路鋪設計劃”，即用透水性強的新型柏油鋪設公路，以儲存雨水，降低路面溫度。

5．形成環(huán)市水系，調節(jié)市區(qū)氣候。

▲高考地理必考知識點：熱島效應的緩解

（1）要保護并增大城區(qū)的綠地、水體面積。因為城區(qū)的水體、綠地對減弱夏季城市熱島效應起著十分可觀的作用。

（2）城市熱島強度隨著城市發(fā)展而加強，因此在控制城市發(fā)展的同時，要控制城市人口密度、建筑物密度。因為人口高密度區(qū)也是建筑物高密度區(qū)和能量高消耗區(qū)，常形成氣溫的高值區(qū)。

（3）如北京市位于平原中部，三面環(huán)山。由于山谷風的影響，盛行南、北轉換的風向。夜間多偏北風，白天多偏南風。因此，在擴建新市區(qū)或改建舊城區(qū)時，應適當拓寬南北走向的街道，以加強城市通風，減小城市熱島強度。

（4）減少人為熱的釋放，盡量將民用煤改為液化氣、天然氣并擴大供熱面積也是根本對策。

因為水的比熱大于混凝土的比熱，所以在吸收相同的熱量的條件下，兩者升高的溫度不同而形成溫差，這就必然加大熱力環(huán)流的循環(huán)速度，而在大氣的循環(huán)過程中，環(huán)市水系又起到了二次降溫的作用，這樣就可以使城區(qū)溫度不致過高，就達到了防止城市熱島效應的目的。

此外，市區(qū)人口稠密也是熱島效應形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市規(guī)劃時，可以考慮，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部門，其余部門應遷往衛(wèi)星城，再通過環(huán)城地鐵連接各衛(wèi)星城。

（5）城市人口稠密，綠化面積較少，應多種植樹木。

(6)還需控制工廠的排放。

(7)人工蒸發(fā)補償：解決城市大氣熱污染的首要辦法是增大蒸發(fā)量，受城市安裝條件的限制，采用噴霧系統(tǒng)是一種高效且經濟的辦法。蒸發(fā)量在0.05g/sm時（白天噴霧11小時相當于2mm降雨量），大氣平均降溫達7℃。

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